Princípios de desenho do nível IP na Internet

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1 Princípios de desenho do nível IP na Internet 1. Ter a certeza que funciona. 2. Manter os protocolos simples. 3. Fazer escolhas claras. 4. Tirar proveito da modularidade. 5. Esperar heterogeneidade. 6. Evitar opções e parâmetros estáticos. 7. Procurar um bom desenho não é necessário o óptimo. 8. Ser rigoroso ao enviar, mas tolerante ao receber. 9. Ser escalável. 30. Ter em consideração o custo e o desempenho.

2 NAT (Tradução de Endereços de Rede) A utilização de tradução de endereços de rede (e de portos) nos routers permite que várias máquinas numa rede local possam comunicar com outras sem possuírem endereços IP válidos na Internet. É usado um equipamento de rede (geralmente, um router ou uma firewall) que possui pelo menos dois interfaces de rede e realiza a conversão do endereço IP (e dos portos) nos datagramas IP enviados e recebidos. Internamente, o equipamento gere uma tabela de traduções activas em cada instante: Endereço Porto Endereço Porto Porto Protocolo Privado Privado Externo Externo NAT TCP TCP Existem ligações das máquinas com os endereços e ao servidor Web no endereço Internet O servidor Web vê duas ligações originárias do mesmo endereço IP respectivamente com os portos e O NAT afecta o ICMP e todas as aplicações que passem endereços IP e portos como parte dos dados. Para manter a ilusão de transparência, o router que realiza o NAT pode interpretar e responder às mensagens ICMP, e substituir os endereços e portos em protocolos normalizados (ex. FTP), mas as aplicações genéricas não são suportadas.

3 Problema do atravessamento de um encaminhador NAT (IP priv ;p priv )(IP dest ;p dest ) NAT (IP pub ;p NAT )(IP dest ;p dest ) Há quatro tipos de NAT que tratam de forma diferente a associação entre o porto NAT e o endereço e o porto privados: 1) Full cone (FC) (cone total) não há filtragem; qualquer pacote externo recebido para p NAT é encaminhado para (IP priv ;p priv ); 2) Restricted cone (RC) há filtragem a nível de porto; qualquer pacote recebido em p NAT vindo de IP dest é encaminhado para (IP priv ;p priv ); 3) Port Restricted cone (PRC) (cone restrito ao porto) há filtragem de porto e IP; só são encaminhados para (IP priv ;p priv ) pacotes de (IP dest ;p dest ). 4) Simétrico (S) É PRC e para além disso usa p NAT distintos para o mesmo (IP priv ;p priv ) desde que o pacote vá para IP dest distintos. Solução para NAT FC: STUN (Simple Transversal of UDP through NAT) Cliente STUN Servidor STUN (IP público) Pedido STUN Resposta STUN com (IP pub ;p NAT ) Usa os campos (IP pub ;p NAT ) nas mensagens do protocolo de aplicação. Soluções para outros tipos de NAT: 1) TURN (Transversal Using Relay NAT) Servidor público com ligação permanente ao cliente TURN 2) ICE (Interactive Connectivity Establishment) STUN + TURN

4 DHCP O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) estende o BOOTP, permitindo realizar a alocação dinâmica dos endereços IP a estações. Para cada rede existe pelo menos um servidor de DHCP com as configurações da rede e um conjunto de endereços IP a atribuir às máquinas. As máquinas obtêm o endereço IP durante o arranque, difundindo na rede um pacote DHCPDISCOVER para o endereço de difusão da rede ( ), e recebendo no endereço MAC uma mensagem DHCPOFFER dos servidores DHCP na rede. O protocolo está preparado para a existência de vários servidores DHCP numa rede após receber várias respostas realiza o aluguer de apenas uma das ofertas durante um período de tempo renovável (mensagens DHCPREQUEST e DHCPACK) Para além do endereço IP, fornece outro tipo de informação às estações: endereço IP do sistema de ficheiros endereço IP do router por omissão máscara da subrede a usar Nome de ficheiro com inicializações (pode ser uma imagem do sistema operativo, etc) O ficheiro de inicialização é obtido com um protocolo de transferência de ficheiros Limitação: O DHCP não inicializa o nome DNS da estação.

5 Os pacotes de difusão apenas circulam na rede local. O DHCP usa retransmissores DHCP para interligar várias redes locais a um servidor DHCP. Os retransmissores DHCP intersectam todas as mensagens DHCPDISCOVER e reenviam-nas para o servidor DHCP, recebendo a resposta e reenviando-na para a máquina. unicast para servidor Difusão Retransmissor DHCP Outras redes Servidor DHCP Máquina

6 Protocolos de encaminhamento da Cisco Para além do OSPF e do RIP, a Cisco disponibiliza nos seus routers dois protocolos proprietários: o IGRP e o EIGRP. O IGRP (Inter-Gateway Routing Protocol) é, como o RIP, um protocolo de vector de distâncias. Mas usa uma métrica configurável baseada em: D Atraso entre nós (em dezenas de microsegundos); B Largura de banda (em kbis/s); L Carga na rede (em % largura de banda 0 255); E taxa de erros no caminho (0 255); H Distância em número de troços (Máximo de 255); MTU o valor mínimo de MTU no caminho. A métrica é calculada com a fórmula: K 1* B + ( K2 * B) ( 256 L) + K3* D + K5 ( E + K 4) O IGRP suporta balanceamento de carga entre múltiplos caminhos. O IGRP evita os problemas de "contagem para infinito" usando: Separação de horizontes; Holddown após aparecer um valor infinito, fixa o valor infinito durante um intervalo de tempo, antes de procurar novos caminhos); Actualização das tabelas desencadeada por modificação na rede (para além da actualização periódica de 90 em 90 seg). O EIGRP (Enhanced IGRP) é uma versão melhorada do IGRP, que também suporta: Encaminhamento para endereços IP sem classes (CIDR); Melhores métodos de convergência; Pacotes "Hello" (descoberta de nós vizinhos); Mecanismos de transporte fiável.

7 Políticas de Encaminhamento BGP O BGP oferece um conjunto alargado de mecanismos que permitem controlar o caminho percorrido pelo tráfego de entrada e de saída para cada prefixo (e.g /22) ao nível do AS. As sessões BGP são estabelecidas em encaminhadores de fronteira (ebgp). Estes encaminhadores distribuem depois as rotas pelos encaminhadores internos (ibgp). O IGP é usado para definir rotas entre encaminhadores. A selecção da melhor rota é suportada por vários atributos: Passo Atributo Controlado pelo AS local ou vizinho? 1. Maior LocalPref (Local Preference) Local 2. Menor comprimento de caminho Vizinho 3. Tipo de origem (incomplete < EGP < IGP) Nenhum 4. Menor MED (Multi-exit descriminator) Vizinho 5. Prefere ebgp sobre ibgp Nenhum 6. Custo IGP para encaminhador fronteira Local 7. Menor ID encaminhador (desempate) Nenhum O anúncio de prefixos pode também ser realizado com uma etiqueta de Community uma string com um significado local aos dois encaminhadores.

8 O BGP permite suportar vários tipos de engenharia de tráfego: Controlar a linha de saída para um dado prefixo Atributo LocalPref Custos IGP (Interior Gateway Protocol) Controlar linha de entrada do tráfego de um dado prefixo Manipulação no caminho anunciado (AS prepending) Atributo MED Coordenação de políticas entre encaminhadores Atributo Community. Pode associar-se uma regra de filtragem de anúncio de rota à recepção de um valor numa comunidade.

9 Transição IPv4 IPv6 Apesar da utilização de CIDR e de tradução de endereços (NAT) o número de endereços IPv4 está rapidamente a esgotar-se. Fonte: IEEE Communications, Junho 2002, pp É necessário adoptar o IPv6. A Internet não vai mudar toda de IPv4 para IPv6 a transição vai ser gradual num período de vários anos. A transição vai ocorrer inicialmente na Ásia e na Europa, devido à escassez de endereços IPv4. Japão: 2005 todos os ISPs devem suportar IPv6 Europa: UMTS vai usar IPv6 Neste momento: Os sistemas operativos já suportam IPv6: Windows XP, Windows 2000, Linux, Solaris, Vários fabricantes de encaminhadores já suportam IPv6: Juniper, Nortel, Hitachi, Cisco,

10 A IETF definiu um conjunto de mecanismos para suportar a transição para IPv6, que usam uma (ou mais) de três formas: Camada dupla (dual stack) Túneis Tradução App. IPv4 App. IPv6 Sockets API UDP/TCP v4 UDP/TCP v6 IPv4 IPv6 L2 L1 Na camada dupla (dual stack) os equipamentos terminais e encaminhadores instalam tanto a camada IPv4 como a IPv6. Funcionam: IPv4 IPv4? IPv6 IPv6? IPv6 IPv4? IPv4 IPv6? Sim. Sim. Parcialmente. Não. Para resolver completamente o problema de inter-operação IPv4-IPv6 é necessário recorrer a tradução. A tradução pode: ocorrer em várias camadas de protocolo: rede, transporte e aplicação; ocorrer tanto na máquina como num encaminhador; ser com estado ou sem estado; ser configurada ou transparente.

11 A instalação do IPv6 vai ser realizada inicialmente em subredes isoladas, que vão ser sucessivamente alargadas até cobrir a totalidade da rede. O último mecanismo de transição é a criação de túneis que interligam as ilhas IPv6 através da rede IPv4, e posteriormente, as ilhas IPv4 através da rede IPv6. O principal problema é a configuração dos túneis: manual; através DNS ou DHCP; embedendo informação no endereço IPv6 (prefixo); usando IPv6 anycast. Pode haver vários níveis hierárquicos de túneis: e.g. IPSec sobre IPv6 sobre IPv4 Os túneis são criados entre encaminhadores, ou entre máquinas.

12 Mecanismos de transição propostos pelo IETF Nome Conectividade Tipo Localização Comentário Dual stack IPv4-IPv4 sobre IPv4, IPv6-IPv6 sobre IPv6 Dual stack Num (S)istema ou (E)quipamento Presente na maior parte dos sistemas operativos SIIT (Stateless IP/ICMP Translation) IPv6-IPv4, IPv4-IPv6 Tradutor Num S ou E Ignora opções IPv4 e IPv6, usado no NAT-PT BIS (Bump-In-the-stack) IPv4-IPv6 Tradutor Num E Tradutor a nível de IPs, API igual BIA (Bump-In-the-API) IPv4-IPv6 Tradutor Num E Tradutor a nível de API NAT-PT (Network- IPv6-IPv4, IPv4-IPv6 Tradutor Num S Encaminhador NAT que interliga as Address-Translation- redes IPv6 e IPv4. Protocol Translation) MTP (Multicast IPv6-IPv4, IPv4-IPv6 Tradutor Num S Encaminhador NAT para Multicast Translation State) (multicast) FFxx::a.b.c.d/96 TRT (Transport Relay IPv6-IPv4 Tradutor Num S Tradução TCP/UDPv6 Translator) TCP/UDPv4 SOCK64 IPv6-IPv4, IPv4-IPv6 Tradutor Entre S e E API socket modificada 6over4 IPv6-IPv6 sobre IPv4 Túnel Entre S e E Embeber IPv4 nos últimos 64 bits IPv6, usa Network Discovery como ARP. ISATAP (Intra-Site- IPv6-IPv6 sobre IPv4 Túnel Entre S e E Usa endereços IPv6 compatíveis Automatic Tunnel com IPv4, DNS ou anycast para Addressing Protocol) seleccionar router remoto. DSTM (Dual Stack IPv4-IPv4 sobre IPv6 Túnel Entre S e E DHCPv6 atribuí IPv4 temporário, Translation Mechanism) ou DNS Configured IP-in-IP IPv4-IPv4 sobre IPv6, Túnel Entre S e E, dois S, Configuração estática IPv6-IPv6 sobre IPv4 dois E 6to4 IPv6-IPv6 sobre IPv4 Túnel Entre dois E Automática :EndV4:://48